Vorrichtung zur Herstellung texturierter Fäden Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Textu rieren von Fäden durch Einwirkung eines erhitzten strö menden Mediums auf diese Fäden. Die Fäden werden dabei in kanalförmigen Behandlungszonen der Einwir kung des erhitzten, vorzugsweise gasförmigen Mediums in turbulenter Strömung ausgesetzt.
Es sind zahlreiche Vorrichtungen bekannt, um die Struktur der im allgemeinen glatten Fäden aus orga nischen synthetischen Hochmolekularen zu verändern, beispielsweise das Stauchkammer-, Falschdrall, Kerb- kräuselungs- oder Kantenziehverfahren. Bekannt sind ferner Verfahren zur Kräuselung von Fäden mit Luft strömen.
Diese Vorrichtungen befriedigen jedoch nicht in je der Hinsicht, sei es, dass die erzielbaren Texturierge schwindigkeiten nicht ausreichend hoch sind, oder sei es, dass die Fäden durch die in der Luftdüse erfolgende Verstreckung unregelmässig verstreckt werden und des halb unterschiedliche Anfärbeeigenschaften zeigen.
Es bestand daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Herstellung gleichmässig texturierter Fäden zu finden, die hohe Produktionsgeschwindigkeiten erlauben und einfach und störungsfällig sind.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung texturierter Fäden aus synthetischem linea rem hochmolekularem Material, eine geschlossene erste Behandlungskammer mit einem Rohrstutzen für die Zu fuhr des strömenden Mediums, einen Fadeneinführungs kanal an der einen Stirnseite der Behandlungskammer, einen Fadenführungskanal der von der anderen Stirn seite in die Behandlungskammer hineinragt, wobei der Fadenführungskanal starr mit der Behandlungskammer verbunden ist und wobei das Verhältnis der lichten Wei ten von Fadenführungskanal zu Fadeneinführungskanal 1,1 bis 4 beträgt und Fadenführungskanal und Faden einführungskanal in einem Abstand von 0,1 bis 3 mm angeordnet sind, und eine zweite;
auf dem freien Ende des Fadenführungskanals angebrachte kanalförmige schwach konusförmig ausgebildete Behandlungskammer mit Schlitzen die mittels eines verschiebbaren Metall elementes in ihrer Länge einstellbar sind.
Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der erfin- dungsgemässen Vorrichtung ist das verschiebbare Me tallelement als Mündungsschoner ausgebildet.
Weiter kann der Fadenführungskanal mit der ersten Behandlungskammer durch einen Zentrierkörper ver bunden sein, der vorteilhaft als Strömungsgleichrichter ausgebildet ist.
Unter Fäden werden endlose Gebilde, wie Garne, Fadenbündel, Einzelfäden oder auch Bänder, Flachfä den und Spleissfasern aus Folien sowie Folienstreifen verstanden. Der Titer der Einzelfäden kann beispiels weise zwischen 1 und 30, vorzugsweise zwischen 10 und 30 den betragen. Die Zahl der Einzelfäden in den Fa denbündeln oder Garnen kann zwischen 2 und einigen Tausend liegen. Die Fäden in den Fadenbündeln oder Garnen können verstreckt oder teilverstreckt der Kräu- selbehandlung zugeführt werden. Es ist weiterhin mög lich, Fäden mit rundem oder profiliertem, beispielsweise trilobalem Querschnitt zu verwenden.
Es kann zweck- mässig sein, wenn die Fadenbündel oder Garne einen gewissen Vordrall haben, beispielsweise einen Drall von bis zu 30, insbesondere bis zu 25 Drehungen/m. Ein solcher Vordrall gibt den Fadenbündeln oder Garnen einen gewissen Zusammenhalt, so dass sich solche Ge bilde leichter handhaben lassen.
Als synthetische lineare bzw. praktisch lineare fa denbildende organische Hochmolekulare zur Herstellung der Fäden kommen besonders übliche lineare synthe tische hochmolekulare Polyamide mit in der Hauptkette wiederkehrenden Carbonamidgruppen, lineare syntheti sche hochmolekulare Polyester mit in der Hauptkette wiederkehrenden Estergruppierungen, fadenbildende Ole- finpolymerisate, fadenbildendes Polyacrylnitril bzw. überwiegend Acrylnitrileinheiten enthaltende fadenbil dende Acrylnitrilcopolymerisate sowie Cellulosederivate, wie Celluloseester in Betracht. Geeignete hochmolekula re Verbindungen sind z.B.
Nylon-6, Nylon-6,6, Poly- äthylenterephthalat, lineares Polyäthylen oder isotakti- sches Polypropylen.
Es kann vorteilhaft sein, die von einer Streckvor richtung kommenden, zu texturierenden Fäden bzw. Fadenbündel über eine Fördereinrichtung unmittelbar der erfindungsgemässen Vorrichtung zuzuführen. Gege benenfalls empfiehlt sich auch eine Reinigung der Fäden bzw. Fadenbündel, beispielsweise durch Hindurchführen durch einen Schlitzfadenreiniger vor der Texturierung.
Die Fäden können mittels des strömenden Gasme diums nach Einführen in die Vorrichtung durch Faden führungskanal und Schlitzdüse hindurchgefördert wer den. Vorrichtungen zum Abziehen der behandelten Fä den sind nicht erforderlich. Da die Fäden beim Austritt aus der Schlitzdüse jedoch höhere Temperaturen auf weisen, ist es zweckmässig, sie erst spannungslos oder unter geringer Spannung abzukühlen und dann aufzu spulen. Eine Abkühlung auf der Spule würde zu starken Spannungen bei den aufgespulten Fäden führen. Ge eignet ist beispielsweise eine Kühlvorrichtung bei der die Fäden zwischen einer Transportwalze und einer durch ein Kühlmittel gekühlten Kühlmanschette gekühlt werden.
Damit die Fäden zuverlässig von der rotieren den Transportwalze mitgenomemn werden, hat die Transportwalze eine präparierte Oberfläche, beispiels weise einen Samtbelag. Die Oberfläche der Kühlman schette besteht aus poliertem Metall. Anschliessend kön nen die Fäden einem Aufspulaggregat zugeführt werden.
Als strömende Medien, die verwendet werden kön nen, eignen sich die für Fadenbehandlungen üblichen, beispielsweise Stickstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf und insbesondere, aus wirtschaftlichen Gründen, Luft. Gegebenenfalls empfiehlt sich die Filterung der Gas medien, um feste Partikel zu entfernen. Überraschend ist, dass die Luft bei den verwendeten, zum Teil recht hohen Temperaturen keine Vergilbung der Fäden be wirkt.
Es ist natürlich auch möglich, die Fäden vor dem Eintritt in die erfindungsgemässe Vorrichtung über üb liche Heizvorrichtungen, wie geheizte Galetten oder Platten, zu führen. Die Geschwindigkeit des strömenden Gasmediums wird im wesentlichen durch den Druck, mit dem das Gasmedium in die verwendete Vorrichtung eingeführt wird, und durch die Abmessungen der Vor richtung bestimmt. Es haben sich Eingangsdrucke von 3 bis 7 atü, insbesondere von 4 bis 6 atü, als zweckmässig erwiesen.
Der Gasdurchsatz erreichte bei Betrieb der erfin- dungsgemässen Vorrichtung Werte zwischen 3 und 7 Nm3/h, insbesondere zwischen 3,8 und 5,8 Nm3/h.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Vor richtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt, anhand deren die erfindungsgemässe Vorrichtung im folgenden näher beschrieben ist.
Fig. 1 stellt einen Längsschnitt durch die beiden hin tereinandergeschalteten Behandlungskammern dar.
Fig. 2 zeigt eine Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung in der Schnittebene A-B.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung in der Schnittebene C-D.
Gemäss Fig. 1 besteht eine vorteilhafte Ausführungs form der erfindungsgemässen Vorrichtung im wesent lichen aus den beiden Behandlungskammern 1 und 2, die hintereinander angeordnet und miteinander verbunden sind. Die erste Behandlungskammer 1 besteht aus einem zylindrischen Rohr, das an beiden Rohrenden mit einem Innengewinde versehen ist. In dieses Rohr sind einmal der Fadeneinführungskanal 4 zur Einspeisung der Fä den 3 in die Behandlungskammer 1 und zum anderen der Fadenführungskanal 5 eingeschraubt. Der Faden führungskanal 5 weist auf der dem Fadeneinführungs kanal 4 zugewandten Seite einen Zentrierkörper 6 auf, der mit gleichrichtenden Luftkanälen 7 versehen ist und hat eine Buchse 8 mit Aussengewinde auf der anderen Seite.
An dem aus der Behandlungskammer 1 heraus ragendem freien Ende des Fadenführungskanals 5 ist die zweite Behandlungskammer 2 angeordnet, die hin sichtlich ihres Querschnittes in Fadenlaufrichtung ge sehen schwach konusförmig ausgebildet ist. Diese be steht gemäss Fig. 1 aus einer zylindrischen Schlitzdüse, die koaxial auf den Fadenführungskanal 5 aufgeschoben ist und auf diesem mittels einer Feststellschraube 9 fi xiert werden kann. Die Schlitzdüse ist an dem über den Fadenführungskanal 5 hinausragenden Ende mit die Rohrwandung durchsetzenden Schlitzen 10 versehen.
Der Abstand zwischen dem Ende des Fadenführungskanals 5 und dem Anfang der Schlitze 10 beträgt das 0,1- bis 3- fache, vorzugsweise das 0,8- bis 1,4fache des Aussen durchmessers des Fadenführungskanals 5. Der Textu riereffekt steigt mit der Zahl der Schlitze. 4 bis 18 Schlitze haben sich als günstig erwiesen. Die Schlitz breite beträgt zweckmässig 0,3 bis 1, vorzugsweise 0,4 bis 0,6 mm. Um die Länge der Schlitze 10 variieren zu können, kann über die Schlitzdüse ein zylindrisches Me tallelement 11 geschoben werden und mittels einer Schraube 12 auf der Schlitzdüse fixiert werden. Dieses verschiebbare Metallelement 11 kann in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform als Mündungsschoner ausgebildet sein.
Der Mündungsschoner schützt die empfindlichen La mellen 13 der Schlitzdüse vor mechanischer Beschädi gung und hält den Mündungsquerschnitt der Schlitzdüse unabhängig von Temperatur- und Spannungseinflüssen auf einer konstanten Grösse.
Das zur Behandlung der durch die beiden Kammern 1 und 2 hindurchgeführten Fäden 3 benötigte gasför mige Medium wird ungefähr senkrecht zur Bewegungs richtung der Fäden über den Stutzen 14 zugeführt. Die lichte Weite von Fadeneinführungskanal 4 und Faden führungskanal 5 sind so aufeinander abgestimmt, dass der grössere Teil des gasförmigen Mediums in den Fa denführungskanal 5 eintritt und die über den Faden einführungskanal 4 zugeführten Fäden 3 durch den Fa denführungskanal 5 in und durch die Behandlungskam mer 2 treibt.
Das Verhältnis der lichten Weite des Fadenführungs kanals 5 zu der lichten Weite des Fadeneinführungs- kanals 4 beträgt zweckmässig 1,1 bis 4, vorteilhaft 1,8 bis 2,2. Die Abmessungen selbst richten sich nach der Dicke der zu kräuselnden Fäden oder Fadenbündel.
Im allgemeinen ist es zweckmässig, die lichten Weiten nicht grösser als für den Garntransport nötig zu wählen, um den Verbrauch des Gasmediums niedrig zu halten. Fa- denführungskanal 5 und Fadeneinführungskanal 4 sind in einem Abstand von 0,1 bis 3, vorzugsweise 0,15 bis 0,3 mm, angeordnet.
Die Gesamtabmessungen der erfindungsgemässen Vorrichtungen gemäss Fig. 1 sind verhältnismässig klein; sie liegen im allgemeinen im Dezimeterbereich, zweck- mässig zwischen 10 und 30 cm. Die neue Vorrichtung zeichnet sich durch grosse Einfachheit aus und ist deshalb ausserordentlich un empfindlich gegen Störungen. Hervorzuheben sind die geringen Abmessungen der Vorrichtungen. Da bei dem Verfahren bzw. der Vorrichtung keine komplizierten mechanischen Teile bewegt werden, treten hier die sonst bei Texturiervorrichtungen mit mechanisch bewegten Teilen besonders bei hohen Produktionsgeschwindigkei ten beobachtbaren Mängel nicht auf.
Von herausragendem Vorteil sind die Geschwindig keiten, mit denen die Fäden gekräuselt werden können. Selbst bei Faden-Austrittsgeschwindigkeiten von 1200 m/min und darüber aus der zweiten Behandlungszone werden gute Texturierergebnisse erhalten. Es hat sich gezeigt, dass diese Geschwindigkeiten auch für die Tex- turierung von Fäden mit höherem Titer erzielt werden können, beispielsweise bei Fäden bis zu 30, insbesondere zwischen 10 und 30 den.
<I>Beispiel</I> Ein Polyamid-6-Rohgarm vom Gesamttiter 3900 den mit 67 Einzelfäden wird von einem Wickelkörper ab genommen und über eine Verstreckvorrichtung geführt. Die Temperatur der Einlaufgalette beträgt 75 C und die Temperatur der Auslaufgalette 110 C. Der vorge wärmte und verstreckte Faden wird mit einer Geschwin digkeit von 800 m/imn der in Fig. 1 gezeigten Kräusel- vorrichtung zugeführt. Durch den Rohrstutzen 14 wird Luft der Temperatur 300 C bei einem Druck von 5,8 at zugeführt. Der Fadeneinführungskanal 4 hat eine lichte Weite von 1,2 mm. Fadeneinführungskanal 4 und Fa denführungskanal 5 haben einen Abstand von 0,3 mm. Der Fadenführungskanal 5 hat eine lichte Weite von 2,4 mm und einen Aussendurchmesser von 3,0 mm sowie eine Gesamtlänge von 127 mm.
Am Ende des Faden führungskanals 5 ist die zylindrische Schlitzdüse mit einem Aussendurchmesser von 10 mm und einer Länge von 71 mm aufgeschoben. Die Schlitzdüse hat 16 die Rohrwandung am Umfang durchsetzende Schlitze mit 0.5 mm Schlitzweite und einer Länge von 39 mm. Auf die Schlitzdüse ist der Mündungsschoner 11 so aufge schoben, dass eine Schlitzlänge von 28 mm frei bleibt. Der Mündungsschoner stabilisiert die Müundung der Schlitzdüse unabhängig von Temperatur und Spannungs einflüssen. Durch Verschieben der Schlitzdüse auf dem Fadenführungskanal kann leicht die Resonanzeinstellung vorgenommen werden.
Der durch Vorrichtung gemäss Fig. 1 geführte Faden hat besonders gute Kräuseleigen- schaften, weil durch die in der Behandlungszone 1 und im Innenraum der Schlitzdüse 2 erzeugten Turbulenz störbewegungen eine kontinuierliche Stauwirkung auf tritt.